晒太阳也能愈合伤口?
“隐形创可贴”诞生记
记者 朱平 通讯员 陈岩明 楼毅杰
在阳光明媚的日子里,伤口需要“躲”在纱布下避光?这一传统认知正在被打破。近日,浙江中医药大学、浙江大学化学系和浙江大学海洋学院联合研发出一种名为GCP水凝胶的新型仿生材料,它不仅能让伤口“晒太阳”时加速愈合,还像隐形护盾般抵御紫外线伤害。这项成果登上材料科学国际顶级期刊《Advanced Materials》(《先进材料》),为皮肤修复提供了全新的解决方案。
海洋生物点燃灵感
海洋生物在强紫外线环境中生存数亿年,它们的“防晒秘籍”成为科学家的灵感来源:海里的珊瑚和藻类会产生天然防晒剂;母斑马鱼在产生卵子时会合成防晒物质并将其植入胚胎中,以保护正在生长的胚胎免受紫外线伤害……
“UVA是主要的紫外辐射形式,穿透力极强,可以穿透约10~20米的清澈海水,70~90%的UVA可透过普通玻璃及云层,更能轻易穿透皮肤直达真皮层。海水表面紫外辐射尤其强烈,许多海洋生物受到UVA的显著影响,它们的应对策略之一就是合成自己的防晒物质。”浙江大学海洋学院王楠副教授解释说,团队注意到从鲨鱼到紫菜,从细菌到微藻,许多海洋生物都能合成一种菌孢素或类菌孢素氨基酸类的成分,这种物质在生物医药领域具有良好的应用前景。经过努力,团队在南海微生物中发现了一种名为P334的天然防晒分子,其吸收紫外线的能力远超普通防晒剂,然而,P334在自然界中含量极低。
转机出现在合成生物学技术。团队通过基因编辑,将生产P334的“密码”植入链霉菌中,打造出高效“细胞工厂”。王楠形容这一过程:“就像教会细菌自己生产‘防晒霜’,解决了原料难题。”
与此同时,浙江中医药大学附属第一医院陈喆教授团队正聚焦皮肤修复的核心——XVII型胶原蛋白(COL17)。谈及研究初衷,陈喆说:“COL17是皮肤的‘生物胶水’,但随着年龄增长,它的流失会让伤口愈合变得迟缓。我们想通过重组技术‘补足’这种蛋白,让慢性伤口患者重获新生,帮助糖尿病溃疡患者修复伤口。”
团队利用工程菌“定制生产”出重组COL17(rhCOL17),但过程并非一帆风顺。陈喆回忆:“最初,rhCOL17的表达效率极低,团队几乎每天泡在实验室调整基因序列。直到某天,显微镜下终于出现了清晰的荧光标记——那一刻,我们突破了。”
科学家的“织术”
当P334与rhCOL17相遇,一场跨学科的化学反应悄然发生。如何让两者协同工作?浙江大学化学系汤谷平教授团队提出大胆设想:用P334作为“分子针线”,将rhCOL17编织成一张兼具防护与修复功能的网络。
“这就像把盾牌嵌进链条,既要挡紫外线,又要促进修复。”团队成员楼毅杰博士回忆,团队历经数百次实验,最终开发出透明水凝胶。这种材料遇到阳光会智能凝固,完美贴合伤口形状,形成一层隐形保护膜。
陈喆补充道:“传统敷料需要频繁更换,而GCP水凝胶的透明性让人实时观察愈合进展。更令人兴奋的是,患者甚至可以洗澡、运动,生活质量大幅提升。”
传统敷料包扎后无法防晒,而GCP水凝胶的奥秘在于“攻防一体”:P334如同一层“防晒铠甲”,吸收50%以上的UVA紫外线,减少氧化损伤和炎症反应;rhCOL17则化身“修复信号灯”,召唤修复细胞、促进血管新生。实验显示,使用该材料的小鼠伤口在阳光下10天愈合率提升60%,新生皮肤更接近正常组织。
“阳光不再是愈合的敌人,而是盟友。”汤谷平教授感慨。这种设计,不仅解决了透明材质与功能需求的矛盾,更让伤口护理从“遮遮掩掩”走向“科学拥抱自然”。
改写5亿人伤口“命运”
有数据统计,全球每年约5亿人受皮肤创伤困扰,阳光暴露使愈合时间延长40%,疤痕风险激增。GCP水凝胶的研发,为外伤、烧伤、糖尿病溃疡患者带来新希望。眼下,研究团队已着手开发可注射凝胶、便携喷剂、柔性贴片等多种形态,适应不同临床场景。
谈及未来,陈喆充满期待:“我们正在探索GCP水凝胶在抗衰老领域的潜力。COL17的补充可能延缓皮肤老化,甚至开发出‘智能敷料’,通过颜色变化提示感染风险。”
他透露,团队已与多家企业达成合作意向,加快推进产业化,预计3年内进入临床。“当一名烧伤患者能用上我们的产品,自信地走在阳光下时,这就是最大的成就感。”
从深海微生物到患者伤口,这场跨学科的创新之旅,展现了科学家“把不可能变为可能”的智慧,正如团队成员所说:“自然早已写下答案,我们只需学会提问。”
(记者 朱平 通讯员 陈岩明 楼毅杰)